Rozdiel medzi šaržou a kontinuálnou kultúrou

Kľúčový rozdiel - dávka vs kontinuálna kultúra
 

Mikroorganizmy, ako sú baktérie a huby, sú veľmi prospešné pre rôzne typy priemyslu. Na priemyselné použitie by sa mikroorganizmy mali počas fermentačného procesu pestovať vo veľkom meradle, aby sa extrahovali potrebné produkty, ktoré sú výsledkom mikrobiálneho metabolizmu. Na kultiváciu a udržiavanie mikrobiálnej biomasy sa používa špeciálny prístroj nazývaný priemyselný fermentor. Je to veľká nádoba, ktorá poskytuje priestor a potrebné požiadavky na mikrobiálny rast a metabolizmus. V priemyselných odvetviach sa bežne používajú dva typy kultúr kultúrneho kvasenia nazvaných dávková kultúra a kontinuálna kultúra. Kľúčovým rozdielom medzi dávkovou kultúrou a kontinuálnou kultúrou je to šaržová kultúra je technika používaná na pestovanie mikroorganizmov pri obmedzenej dostupnosti živín v uzavretom systéme zatiaľ čo Kontinuálna kultúra je technika používaná na pestovanie mikroorganizmov pri optimálnom a nepretržitom zásobovaní živinami v otvorenom systéme v priemysle.

OBSAH
1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je šaržová kultúra
3. Čo je to kontinuálna kultúra
4. Porovnanie bok po boku - šarža vs kontinuálna kultúra
5. Zhrnutie

Čo je šaržová kultúra?

Šaržová kultúra je technika, ktorá pestuje mikroorganizmy v uzavretom systéme, kde sa na začiatku dodáva obmedzené množstvo živín. Toto je najbežnejšia technika používaná v priemysle na výrobu užitočných produktov využívajúcich mikroorganizmy, ako sú baktérie a huby. Mikróby, ktoré rastú vo fermentore, živia výživné látky. Fermentácia je proces rozkladu uhľohydrátov na alkoholy a kyseliny mikroorganizmami v anoxických podmienkach. Pri technike vsádzkovej kultivácie sa živiny poskytujú na začiatku a konkrétny mikroorganizmus sa naočkuje do fermentora. Fermentor sa uzavrie a teplota a pH sa udržiavajú pre rast mikroorganizmov. Mikroorganizmus rastie vo vnútri a využíva poskytnuté živiny a ďalšie podmienky. V priebehu času sa živiny obmedzujú a podmienky prostredia sa vo fermentore menia. Mikrobiálny rast teda vykazuje zreteľné štyri štádiá, ako je oneskorovacia fáza, log fáza, stacionárna fáza a fáza smrti. Na konci fermentácie sa proces zastaví a užitočné produkty sa extrahujú a čistia. Fermentor sa pred použitím pre ďalšiu vsádzkovú kultúru premyje a sterilizuje.

Špecialitou techniky dávkovej kultivácie je to, že prebieha v obmedzenom množstve živín a na určité časové obdobie. Nastavenie fermentora sa dá ľahko vyrobiť a manipulovať s ním. Podmienky prostredia vo fermentore sa menia s časom. Požadovaná teplota, podmienky pH, miešanie, tlak atď. Sa však správne udržiavajú, aby sa dosiahla úspešná tvorba produktu.

Technika šaržovej kultúry sa bežne používa na čistenie sekundárnych metabolitov, ako sú antibiotiká, pigmenty atď. Táto technika nie je vhodná na výrobu primárnych metabolitov a produktov, ktoré sú spojené s rastom..

Obrázok 01: Šaržová kultúra

Čo je to kontinuálna kultúra?

Kontinuálna kultúra je ďalšou technikou, ktorá pestuje užitočné mikroorganizmy. Jeho cieľom je udržiavať neustále rastúcu mikrobiálnu kultúru v exponenciálnej fáze. Môže sa to dosiahnuť kontinuálnym dodávaním čerstvých živín, odstraňovaním nahromadeného odpadu a výrobkov rovnakou rýchlosťou a udržiavaním ostatných podmienok na optimálnych hodnotách. Uskutočňuje sa vo vnútri špeciálnej komory zvanej chemostat, ako je znázornené na obrázku 02. Čerstvé médium sa nepretržite pridáva z jedného konca, zatiaľ čo metabolické produkty sa kontinuálne extrahujú z druhého konca chemostatu, aby sa objem kultúry udržal na konštantnej úrovni..

Kontinuálna kultúra sa používa v priemysle, keď sa vyžaduje extrakcia užitočných primárnych metabolitov, ako sú aminokyseliny, organické kyseliny, atď. Z mikroorganizmov. Primárne metabolity sa produkujú najvyššou rýchlosťou, keď sú mikroorganizmy v ich exponenciálnej fáze. Cieľom kontinuálnej kultúry je preto vždy udržiavať mikrobiálnu biomasu v log fáze. Uskutočňuje sa nepretržitým monitorovaním procesu a riadením systému.

Obrázok 02: Kontinuálna kultivácia v chemostate

Aký je rozdiel medzi šaržou a kontinuálnou kultúrou??

Šarža vs kontinuálna kultúra
Technika šaržovej kultúry sa používa na kultiváciu prospešných mikroorganizmov v obmedzenom množstve živín v uzavretom fermentore počas určitého časového obdobia. Mikrobiálny rast vo vsádzkovej kultúre ukazuje typickú krivku mikrobiálneho rastu, v ktorej možno identifikovať štyri odlišné fázy.	Technika kontinuálnej kultivácie sa používa na pestovanie prospešných mikroorganizmov pri optimálnej hladine živín v otvorenom systéme, v ktorom sa živiny pridávajú nepretržite a odpady a produkty sa odstraňujú rovnakou rýchlosťou, aby sa udržal rast v exponenciálnej fáze..
Živiny
Živiny sa dodávajú raz pred začatím fermentačného procesu.	Živiny sa pridávajú mnohokrát (na začiatku a medzi procesom).
Typ systému
Šaržová kultúra je uzavretý systém	Kontinuálna kultúra je otvorený systém.
Ukončenie procesu
Po vytvorení produktu sa proces vsádzkovej kultúry zastaví.	Proces sa nezastaví, aj keď sa tvorí produkt. Kontinuálne odstraňovanie produktu sa uskutočňuje bez zastavenia procesu v kontinuálnej kultivácii.
Podmienky životného prostredia
Podmienky prostredia vnútri vsádzkovej kultúry nie sú konštantné.	Podmienky prostredia vo vnútri kontinuálnej kultúry sa udržiavajú na konštantnej úrovni.
Mikrobiálny rast
Mikrobiálny rast vo vnútri vsádzkovej kultúry nasleduje oneskorenie, log a stacionárne fázy.	Mikrobiálny rast sa udržiava na optimálnej úrovni, ktorá je stupňom exponenciálneho rastu.
Miera obratu
Miera obratu je nízka, pretože živiny a ďalšie podmienky sú vo vnútri obmedzené.	Miera fluktuácie je vysoká, pretože sa zachovávajú optimálne úrovne živín a ďalšie podmienky.
Fermenter použitý
Fermentor s veľkou veľkosťou sa používa pre vsádzkové kultúry	Na kontinuálnu kultiváciu sa používa fermentor malej veľkosti.
použitie
Fermentácia šaržovej kultúry sa bežne používa v priemysle	Kontinuálna fermentácia kultúry sa v priemysle používa menej.
Nastavenie kultúry
Nastavenie dávkovej kultúry sa dá ľahko vyrobiť a spustiť.	Nepretržité nastavenie kultúry nie je ľahké vyrobiť a spustiť.
Kontaminácia
V dávkových kultúrach je kontaminácia minimálna	Pravdepodobnosť kontaminácie je v kontinuálnej kultúre vysoká.
Metódy kontroly
Metódy riadenia sú jednoduché a rýchle.	Metódy kontroly sú komplikované a časovo náročné.
vhodnosť
Šaržová kultúra je vhodnejšia na produkciu sekundárnych metabolitov, ako sú antibiotiká.	Kontinuálna kultúra je vhodnejšia na produkciu primárnych metabolitov, ako sú aminokyseliny a organické kyseliny.

Zhrnutie - Šarža vs Kontinuálna kultúra

Šaržová kultúra a kontinuálna kultúra sú dva typy techník používaných na kultiváciu mikroorganizmov vo veľkom meradle na priemyselné a iné účely. V dávkovej kultúre sú mikroorganizmy na začiatku vybavené živinami a pestované. Ak mikróby využívajú dostupné výživné látky, po určitom časovom období sú výživné hodnoty obmedzené. Mikroorganizmy rastú cez oneskorenie, log, stacionárne a smrťové fázy. Fermentačný proces sa uskutočňuje vsádzkovým spôsobom vsádzkovej kultivácie. Po každej šarži sa fermentor vyčistí a použije sa čerstvo pre ďalšiu šaržu. V kontinuálnej kultúre sú mikroorganizmy vybavené adekvátnymi hladinami čerstvých živín, aby sa mikroorganizmy udržali vždy v log fáze, aby sa extrahovali primárne metabolity mikroorganizmov. Objem kontinuálnej kultúry sa udržiava na konštantnej hodnote pridaním čerstvých živín a odstraňovaním produktov rovnakou rýchlosťou bez zastavenia procesu. Šaržová kultúra je potrebná pomerne veľký uzavretý fermentor, zatiaľ čo kontinuálna kultúra je potrebná malý otvorený fermentor. Toto je rozdiel medzi dávkovou a kontinuálnou kultiváciou.

Referencie
1. Dionýza I. Foustoukos. „Systém kontinuálnej kultúry na hodnotenie mikrobiálnych aktivít v piezosfére.“ Aplikovaná a environmentálna mikrobiológia. N.p., 1. októbra 2015. Web. 13. mája 2017
2. Edward Robertson -. "Bakteriálny rast: Šarža vs Kontinuálne." BIOGEST. N.p., n.d. Web. 13. mája 2017. .

S láskavým dovolením:
1. „Schéma chemostatických ciev“ od CGraham2332 - vlastná práca (CC BY-SA 4.0) cez Commons Wikimedia
2. „Malé fermentačné nádrže“ od Glyn Baker (CC BY-SA 2.0) cez Geograph.UK